凝结水泵深度变频优化探索

凝结水泵深度变频优化探索

辛云富,  ,吴波

深能合和电力河源有限公司  广东 河源 517025

[摘 要]凝结水泵是火力发电厂中重要辅机，为进一步降低厂用电率，某火电厂600 MW超超临界机组的凝泵在实现一拖二变频控制的前提下，进行了深度变频优化探索。将除氧器水位控制逻辑由原来的凝泵变频自动调节压力、除氧器水位调阀调节水位改造为低负荷时控制方式不变，高负荷时除氧器水位调阀全开以减少节流损失，从而完全由凝泵变频自动调节水位，除氧器水位调阀调压力。

[关键词] 凝结水泵； 深度变频；优化探索； 节能

0 引言

    某火电厂一期两台机组装机容量为2X600MW，每台机组分别配备两台100％容量的凝结水泵，水泵制造厂为沈阳水泵股份有限公司。凝汽器热井中的凝结水由凝结水泵输出，经过化学精处理装置、轴封冷却器、低压加热器、输送至除氧器，通过调节主、副调节门开度来调节凝结水量， 维持除氧器水位的稳定来满足机组运行的需要。凝结水的主要用户有，凝汽器疏水扩容器减温水、低压缸喷水减温、汽前泵机械密封水、汽机旁路减温水、低压轴封减温水等用水。同时，凝结水系统还设计了凝结水再循环管路，通过再循环调节阀控制凝结水最小流量等，以避免机组低负荷时凝结水泵汽蚀。

1凝结水泵变频优化前状况

2012年该厂对两台机组的凝结水泵进行变频改造，用一套变频装置实现两台凝结水泵的变频，同一时刻只能一台泵处于变频状态；如下图所示：

上图中有六个高压隔离开关QS41~QS53组成，其中QS41和QS51,QS42和QS52有电气互锁；QS42和QS43,QS52和QS53安装机械互锁装置。如果两路电源同时供电，M1工作在变频状态，M2工作在工频状态时，QS43和QS51、QS52分闸，QS41、QS42和QS53处于合闸状态；M2工作在变频状态，M1工作在工频状态时，QS41和QS42、QS53分闸，QS43、QS51和QS52处于合闸状态；如果检修变频器，QS43和QS53可以处于任一状态，其它隔离开关都分闸，两台负载可以同时工频运行。

正常工况下，除氧器水位调节阀调节除氧器水位，凝结水泵变频调节凝结水母管压力。负荷低于130MW，除氧器上水副调阀控制液位，主调阀全关，能够满足除氧器用水的需求，当负荷高于160MW除氧器上水主调阀控制液位，副调阀全关，负荷切换点为160MW/130MW。高负荷时除氧器上水调门有较大的节流，导致凝结水泵电流偏大，极大的浪费了厂用电。

2 凝结水泵变频深度优化探索

2.1 优化除氧器上水主副调门的逻辑

低负荷阶段，保留原来的凝结水流量副调节阀单冲量调节除氧器水位，主调节阀保持全关的调节方式。凝结水泵变频器调节凝结水出口水母管压力。凝结水压力设定值为机组负荷指令的函数。由于低负荷时凝结水的需求量较大，压力设定较高些，随着负荷的升高，凝结水压力可以适当降低些。

高负荷阶段，除氧器水位调节阀调节凝结水母管压力，凝结水泵变频调节除氧器水位；无扰切换。高低负荷切换点为450MW/420MW。

除氧器主、副调节阀联合调节，开阀顺序为先开副调，后开主调，（主副调有一定的重合区间，如汽机主调的顺阀控制），关阀顺序为先关主调，后关副调。 超高负荷阶段，除氧器水位调节阀CV1和CV2调节阀全开，在保证安全的前提下，以达到最大的节能效果。

2.2 其他辅助系统逻辑优化

汽泵前置泵是凝结水系统的一个重要用户，为了保证汽泵前置泵机械密封水工作正常，当机械密封水调节阀开度达到90%以上，自动增加凝结水泵出口压力设定值偏置0.2MPa。为了保证低压轴封减温水工作正常，当轴封减温水调节阀开度达到90%以上，自动增加凝结水泵出口压力设定值偏置0.2MPa。当调门开度达到90%后发机组发三级声光报警。

当备用凝结水泵联启的的时候，除氧器上水调节阀应自动切换到控制除氧器水位。当负荷大于300MW，凝结水母管压力大于2.5MPa，除氧器上水主调节阀阀位大于70%，除氧器水位大于1900mm（四个条件相与），自动减小除氧器上水调阀指令10%，后继续投入自动控制。

三冲量控制阶段，当除氧器入口水流量信号故障或主给水流量信号故障时，切换到除氧器上水主调节阀单冲量控制除氧器液位。

2.3 凝结水泵出口压力曲线的优化

在除氧器主、副调门逻辑优化的基础上，进一步优化凝泵变频机组负荷对应的压力和除氧器水位控制。之前低负荷时，凝泵变频控制凝泵出口母管压力和机组变负荷时除氧器主、副调门控制压力为定值， 现将定值修改为函数F(x)关系。该函数曲线是负荷对应凝泵出口压力关系，在机组低负荷(180MW及以下)时，考虑到此负荷段机组多数处于启、停机操作阶段，需要使用大量减温水，故维持凝泵出口较高压力， 负荷240MW以上时，随着负荷升高，变频调节逐渐降低凝泵转速，除氧器上水主调开度逐渐开大，凝泵出口压力最低降至1．15MPa；凝泵转速最低至928rpm，已接近凝泵最低转速900rpm，已做到最大节能效果，负荷420MW以上时，通过逐渐全开除氧器水位主调门降低凝泵出口压力，通过凝泵变频调除氧器水位，从而减少了沿途管道阀门的阻力和节流损失。 通过多次反复试验尝试，可以看出新的凝泵出口压力曲线见下图能够满足凝结水系统各用户的需求。

以单台机组2号机组凝结水泵为例，优化前后参数对比：

   #2机组凝结水泵出口压力曲线优化参数记录  未优化前

#2机组凝结水泵出口压力曲线优化参数记录  优化后

3 节能效果

以单台机组2号机为例，单考虑机组负荷600MW运行，原逻辑凝结水泵电流147A，新逻辑投入及凝泵出口压力曲线优化后，除氧器上水主、副调门全开，凝结水泵电流为108A，减少电流39A，对应厂用电率减少0.07，预估收益：6KV*39A*1.732*0.9*6小时*0.4元*250天=21.8万元，节能效果显著。

4 结束语

通过本次对凝结水泵深度变频逻辑优化，有效地降低了凝泵正常运行时的耗电量，对提高企业竞争力、降低发电成本具有积极意义，希望本文提出的凝结水泵深度变频的最终方案能为其他电厂凝结水泵变频改造提供参考。

参考文献

[1]李海祷，孙建平.600MW 机组凝结水泵一拖二变频改造的设计与实现[J] .自动化博览 2008 [8] : 67-69.

[2]李彦猛，肖 雷，何海斌.凝结水泵变频器节能改造分析[J].浙江电力. 2011 [4]: 7-9.